內存介紹

當使用 free 命令：查看內存使用時，會出現：

參數	含義
total	內存總數
used	已用內存
free	空閑內存
shared	共享內存
buff/cache	緩存（buffer+cache）
available	可用內存

buff/cache 與匿名頁

Linux 內存頁分為兩類：

類型	體現位置	來源	回收方式
文件頁	buff/cache	文件內容/元數據	丟棄/寫回文件，不進Swap
匿名頁	used-buff/cache	程序堆/棧	寫入Swap

• buff/cache：即文件頁（Page Cache + Buffer Cache）總和，用于加速文件和塊設備訪問。
• 匿名頁：程序運行時動態分配的內存（如堆、棧），不包含在buff/cache中，是Swap的主要來源。

自 Linux 2.4 起，Page Cache 和 Buffer Cache 已合并為統一的文件緩存系統。[

Swap（交換空間）：內存的臨時倉庫

• 本質：一塊特殊的磁盤空間（分區或文件），作為物理內存耗盡時的緊急備用。
• 作用：當物理內存不足時，內核會把內存中不活躍的"匿名頁"（見下文）暫時寫入 Swap，從而釋放物理內存給更需要的進程。
• 代價：硬盤讀寫速度遠慢于內存。頻繁使用 Swap 會導致系統性能急劇下降（卡頓），這個現象稱為"顛簸"(Thrashing)。

內存回收與Swap機制

內存頁的兩種類型

程序占用的內存可分為兩類，內核對它們有不同的回收策略：

1. 文件頁 (File-backed Pages)

   • 內容：程序代碼、讀取的文件等，即 Page Cache 的主要組成部分。
   • 特點：在硬盤上有對應的源文件（“老家”）。
   • 回收方式：內存不足時，干凈頁直接丟棄（下次從源文件讀回），臟頁（修改過）先寫回源文件再丟棄。這類內存不會進入 Swap。

2. 匿名頁 (Anonymous Pages)

   • 內容：程序的堆、棧等動態分配的內存（如 malloc 或 new 申請的）。
   • 特點：在硬盤上沒有源文件（憑空創造）。
   • 回收方式：內存不足時，如果這部分內存不活躍，內核會將其寫入 Swap 分區，這是它們唯一的"臨時避難所"。

內核回收決策流程

當內存緊張時，內核會遵循以下優先級進行回收：

1. 首先，回收文件頁 (Page Cache)：這是成本最低的操作，優先回收。
2. 最后，交換匿名頁 (Swap Out)：只有在回收文件頁后內存仍然不足的情況下，才會把不活躍的匿名頁寫入 Swap。

如何解讀內存狀態

• buff/cache 占用高：通常是好事。表明 Linux 正在充分利用空閑內存加速文件讀寫，系統會在需要時自動回收。
• swap 被使用：是一個警示信號。表明物理內存不足以容納所有活躍程序的匿名內存，需要關注應用是否存在內存泄漏或配置不當。
• buff/cache 高 + swap 被使用：典型應用內存占用過度的表現。

drop_caches 參數說明

• 手動釋放緩存可用于臨時解決問題或測試，但生產環境慎用，它可能掩蓋真正的內存問題。
• /proc/sys/vm/drop_caches 文件用于手動釋放緩存：
  • 0：默認，自動管理
  • 1：釋放頁緩存（page cache）
  • 2：釋放目錄項和 inode
  • 3：釋放所有緩存

提示： 釋放緩存前建議先執行 sync，確保數據寫入磁盤。

實踐操作

查看內存狀態

# 以 MB 單位顯示內存使用情況
free -m

查看Swap狀態

# 查看當前啟用的swap空間（分區或文件）
swapon -s

釋放 buff/cache 緩存

# 查看當前內存狀態
free -m# 同步緩存到磁盤
sync# 只釋放頁緩存
echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
# 釋放目錄項和 inode
echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches
# 釋放所有緩存（常用）
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
# 恢復為自動管理
echo 0 > /proc/sys/vm/drop_caches

風險提示： 生產環境不建議頻繁手動釋放緩存，頻繁清理可能掩蓋應用層內存問題，建議優先優化應用程序內存管理。